Уплыў спякання на ўласцівасці цырконіевай керамікі

Уплыў спякання на ўласцівасці цырконіевай керамікі

У якасці керамічнага матэрыялу цырконій валодае высокай трываласцю, высокай цвёрдасцю, добрай зносаўстойлівасцю, устойлівасцю да кіслот і шчолачаў, высокай тэмпературай і іншымі выдатнымі ўласцівасцямі. У дадатак да шырокага прымянення ў прамысловасці, у сувязі з бурным развіццём зубапратэзнай прамысловасці ў апошнія гады, цырконіевая кераміка стала найбольш патэнцыйным матэрыялам для зубных пратэзаў і прыцягнула ўвагу многіх даследчыкаў.

Прадукцыйнасць цырконіевай керамікі будзе залежаць ад многіх фактараў, сёння мы гаворым пра ўплыў спякання на некаторыя ўласцівасці цырконіевай керамікі.

Спосаб спякання

Традыцыйны метад спякання заключаецца ў награванні цела з дапамогай цеплавога выпраменьвання, цеплаправоднасці, цеплаканвекцыі, так што цяпло ідзе ад паверхні дыяксіду цырконія ўнутр, але цеплаправоднасць аксіду цырконія горшая, чым у аксіду алюмінія і іншых керамічных матэрыялаў. Для прадухілення парэпання, выкліканага тэрмічнай нагрузкай, традыцыйная хуткасць нагрэву нізкая, а час доўгі, што робіць цыкл вытворчасці дыяксіду цырконія доўгім, а кошт вытворчасці высокім. У апошнія гады паляпшэнне тэхналогіі апрацоўкі дыяксіду цырконія, скарачэнне часу апрацоўкі, зніжэнне сабекошту вытворчасці і забеспячэнне высокай прадукцыйнасці стаматалагічных цырконіевых керамічных матэрыялаў сталі ў цэнтры ўвагі даследаванняў, і мікрахвалевае спяканне, несумненна, з'яўляецца перспектыўным метадам спякання.

Выяўлена, што спяканне ў мікрахвалевай печы і спяканне пры атмасферным ціску не маюць істотнай розніцы ва ўплыве паўпранікальнасці і зносаўстойлівасці. Прычына ў тым, што шчыльнасць дыяксіду цырконія, атрыманага пры мікрахвалевым спяканні, падобная на шчыльнасць звычайнага спякання, і абодва з'яўляюцца шчыльным спяканнем, але перавагамі мікрахвалевага спякання з'яўляюцца нізкая тэмпература спякання, высокая хуткасць і кароткі час спякання. Аднак хуткасць павышэння тэмпературы пры спяканні пры атмасферным ціску павольная, час спякання даўжэйшы, а ўвесь час спякання складае прыкладна 6-11 гадзін. У параўнанні са спяканнем пад звычайным ціскам, спяканне ў мікрахвалевай печы - гэта новы метад спякання, які мае такія перавагі, як кароткі час спякання, высокая эфектыўнасць і энергазберажэнне, а таксама можа палепшыць мікраструктуру керамікі.

Некаторыя навукоўцы таксама мяркуюць, што дыяксід цырконія пасля мікрахвалевага спякання можа падтрымліваць больш метастабільную тэквартавую фазу, магчыма таму, што хуткі нагрэў у мікрахвалевай печы можа дасягнуць хуткага ўшчыльнення матэрыялу пры больш нізкай тэмпературы, памер збожжа меншы і больш аднастайны, чым пры спяканні пад звычайным ціскам, ніжэй, чым крытычны памер фазавага пераўтварэння t-ZrO2, які спрыяе падтрыманню як мага большага метастабільнага стану пры пакаёвай тэмпературы, павышэнню трываласці і трываласць керамічных матэрыялаў.

Працэс падвойнага спякання

Кампактная спечаная цырконіевая кераміка можа быць апрацавана толькі наждачнымі рэжучымі інструментамі з-за высокай цвёрдасці і трываласці, а таксама высокі кошт апрацоўкі і працяглы час. Каб вырашыць вышэйпералічаныя праблемы, часам цырконіевая кераміка будзе выкарыстоўвацца ў працэсе двухразовага спякання, пасля фарміравання керамічнага корпуса і першапачатковага спякання, узмацняльнай апрацоўкі CAD/CAM да жаданай формы, а затым спякання да канчатковай тэмпературы спякання, каб зрабіць матэрыял цалкам шчыльны.

Выяўлена, што два працэсы спякання зменяць кінэтыку спякання цырконіевай керамікі і акажуць пэўны ўплыў на шчыльнасць спякання, механічныя ўласцівасці і мікраструктуру цырконіевай керамікі. Механічныя ўласцівасці цырконіевай керамікі, якая паддаецца механічнай апрацоўцы, спечанай адзін раз, лепш, чым спечанай двойчы. Трываласць на двухвосевы выгіб і ўстойлівасць да разбурэння керамікі з дыяксіду цырконія, якая паддаецца механічнай апрацоўцы, спечанай адзін раз, вышэй, чым керамікі, спеченной двойчы. Рэжым разбурэння першаснай спечанай цырконіевай керамікі - трансгранулярны/міжкрысталічны, а месца расколіны адносна прамое. Рэжым разбурэння двойчы спечанай цырконіевай керамікі - гэта ў асноўным міжкрысталічны разлом, а тэндэнцыя расколін больш звілістая. Уласцівасці кампазітнага рэжыму разбурэння лепш, чым простага міжкрысталевага рэжыму.

Спяканне ў вакууме

Дыяксід цырконія неабходна спякаць у вакуумным асяроддзі, у працэсе спякання будзе ўтварацца вялікая колькасць бурбалак, а ў вакуумным асяроддзі бурбалкі лёгка выпускаць з расплаўленага стану фарфоравага корпуса, паляпшаючы шчыльнасць дыяксіду цырконія, тым самым павялічваючы паўпранікальнасць і механічныя ўласцівасці дыяксіду цырконія.

Хуткасць нагрэву

У працэсе спякання дыяксіду цырконія, каб атрымаць добрую прадукцыйнасць і чаканыя вынікі, неабходна прыняць меншую хуткасць нагрэву. Высокая хуткасць нагрэву робіць унутраную тэмпературу дыяксіду цырконія нераўнамернай пры дасягненні канчатковай тэмпературы спякання, што прыводзіць да з'яўлення расколін і адукацыі пор. Вынікі паказваюць, што з павелічэннем хуткасці нагрэву час крышталізацыі крышталяў дыяксіду цырконія скарачаецца, газ паміж крышталямі не можа выдзяляцца, а сітаватасць унутры крышталяў дыяксіду цырконія нязначна павялічваецца. З павелічэннем хуткасці нагрэву невялікая колькасць манакліннай крышталічнай фазы пачынае існаваць у тэтраганальнай фазе дыяксіду цырконія, што паўплывае на механічныя ўласцівасці. У той жа час, з павелічэннем хуткасці нагрэву, збожжа будуць палярызаваны, гэта значыць суіснаванне больш буйных і меншых зерняў лёгка. Больш павольная хуткасць нагрэву спрыяе адукацыі больш аднастайных зерняў, што павялічвае паўпранікальнасць дыяксіду цырконія.